電動(dòng)汽車(chē)座椅造型設(shè)計(jì)研究

劉曉彬

摘要：目的：探討電動(dòng)汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)面臨的新問(wèn)題，并研究如何進(jìn)一步優(yōu)化電動(dòng)汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)方案。隨著電動(dòng)汽車(chē)的日益普及，傳統(tǒng)汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)面臨新的挑戰(zhàn)。研究者須考量電動(dòng)汽車(chē)的特性，分析其對(duì)座椅設(shè)計(jì)提出的新要求，深入探討如何優(yōu)化電動(dòng)汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)。方法：運(yùn)用層次分析法和人機(jī)交互生成技術(shù)等，從造型設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)和操作方式設(shè)計(jì)等多個(gè)維度進(jìn)行深入研究。研究者將比較電動(dòng)汽車(chē)和傳統(tǒng)燃油車(chē)在座艙空間、操控方式等方面的差異，分析這些差異對(duì)座椅設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響，并在此基礎(chǔ)上探索電動(dòng)汽車(chē)座椅的最佳設(shè)計(jì)方案。結(jié)果：采用科學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一款兼顧安全性與舒適性，且更具前瞻性和實(shí)用性的電動(dòng)汽車(chē)座椅。結(jié)論：電動(dòng)汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)須考量電動(dòng)汽車(chē)的特性，以滿(mǎn)足駕駛?cè)藛T個(gè)性化的需求。作為新興的交通工具，電動(dòng)汽車(chē)的座艙環(huán)境和使用場(chǎng)景均與傳統(tǒng)汽車(chē)不同，研究者需要在座椅設(shè)計(jì)上采用嶄新的理念，以適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)的新需求。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；汽車(chē)座椅；造型設(shè)計(jì)；層次分析法；AIGC

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.836 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2023）21-0-03

0 引言

研究背景：面對(duì)日益嚴(yán)峻的全球能源與生態(tài)問(wèn)題，有必要研發(fā)綠色環(huán)保、低碳節(jié)能的新一代電動(dòng)汽車(chē)。電動(dòng)汽車(chē)時(shí)代，大眾對(duì)汽車(chē)的要求也不再局限于基本功能，而是希望滿(mǎn)足更高層次的需求。當(dāng)前，電動(dòng)汽車(chē)的更新?lián)Q代愈發(fā)頻繁，電池布局的變動(dòng)、底盤(pán)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新、外觀造型的改動(dòng)、新功能的應(yīng)用、零部件的改動(dòng)等屢見(jiàn)不鮮。汽車(chē)座椅作為汽車(chē)內(nèi)部的重要零部件，更新?lián)Q代的頻率較高，同時(shí)，由于汽車(chē)輕量化的總體趨勢(shì)要求，設(shè)計(jì)和改動(dòng)汽車(chē)內(nèi)部零部件也是大勢(shì)所趨。因此，對(duì)汽車(chē)座椅的造型設(shè)計(jì)研究成為一個(gè)專(zhuān)門(mén)課題。

研究意義：在電動(dòng)化與自動(dòng)駕駛技術(shù)等的驅(qū)動(dòng)下，汽車(chē)將圍繞內(nèi)飾發(fā)生一系列重大變化。傳統(tǒng)意義上的座艙空間由承載工具逐漸變成休閑娛樂(lè)空間，內(nèi)飾部件與座椅也將以用戶(hù)為中心發(fā)生技術(shù)變革，以滿(mǎn)足多樣化需求。而汽車(chē)座椅作為整車(chē)中占比最大的零部件，更應(yīng)重點(diǎn)設(shè)計(jì)。相關(guān)研究和設(shè)計(jì)不能完全滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的功能需求與審美需求，因此，筆者研究電動(dòng)汽車(chē)座椅造型設(shè)計(jì)的意義主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

第一，理論意義。一是彌補(bǔ)電動(dòng)汽車(chē)座椅造型設(shè)計(jì)方面的不足，完善電動(dòng)汽車(chē)座椅相關(guān)理論分析框架。二是從設(shè)計(jì)學(xué)的角度出發(fā)，結(jié)合工程學(xué)理論，構(gòu)建出一套針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)座椅造型設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)體系。

第二，實(shí)踐意義。一是針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)座椅的造型設(shè)計(jì)提出新的設(shè)計(jì)思路，為企業(yè)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品提供設(shè)計(jì)建議。二是從跨學(xué)科、多領(lǐng)域的視角出發(fā)，為汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)提供更加符合“新四化”要求的方案。

1 文獻(xiàn)綜述

本課題所涉及的文獻(xiàn)，從內(nèi)容上來(lái)看主要分為三類(lèi)：新能源汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀、汽車(chē)座椅發(fā)展現(xiàn)狀、汽車(chē)座椅造型設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀。

1.1 新能源汽車(chē)研究現(xiàn)狀

中國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)雖面臨補(bǔ)貼退出的沖擊，但市場(chǎng)表現(xiàn)出強(qiáng)大韌性，2022年銷(xiāo)量預(yù)計(jì)達(dá)900萬(wàn)輛，滲透率超過(guò)30%。全球新能源汽車(chē)市場(chǎng)也呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)，據(jù)國(guó)際能源署（IEA）的最新分析，2023年電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)1400萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)35%。中國(guó)、美國(guó)和歐洲是全球銷(xiāo)量的主要驅(qū)動(dòng)力。其中，中國(guó)再次位居第一，電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量約占全球的60%。盡管存在挑戰(zhàn)，但在技術(shù)進(jìn)步和政策支持下，電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)銷(xiāo)售率保持快速增長(zhǎng)，未來(lái)幾年其全球份額將繼續(xù)擴(kuò)大，為可持續(xù)交通發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。

1.2 汽車(chē)座椅研究現(xiàn)狀

隨著汽車(chē)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)的產(chǎn)品定位逐漸由簡(jiǎn)單的出行工具延伸為以人車(chē)交互體驗(yàn)為核心的“移動(dòng)第三空間”。汽車(chē)座椅作為“移動(dòng)第三空間”的重要組成部分，也朝著智能化方向推進(jìn)。內(nèi)飾與座椅朝著智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，其功能體驗(yàn)越來(lái)越豐富。其中，汽車(chē)座椅占整車(chē)成本較大，對(duì)座艙的空間布局也起著結(jié)構(gòu)性作用。

受新冠肺炎疫情的影響，2020年全球汽車(chē)座椅市場(chǎng)規(guī)模約為550億美元，中國(guó)乘用車(chē)座椅市場(chǎng)規(guī)模約為800億人民幣。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，中國(guó)乘用車(chē)座椅市場(chǎng)將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，到2025年，中國(guó)乘用車(chē)座椅市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到960億人民幣。根據(jù)蓋世汽車(chē)研究院發(fā)布的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2025年，中國(guó)乘用車(chē)座椅市場(chǎng)規(guī)模將保持相對(duì)穩(wěn)定的增長(zhǎng)，總體市場(chǎng)規(guī)模保持在800億元～1000億元，2020年至2025年復(fù)合增長(zhǎng)率約為3.7%［1］。

結(jié)合近年來(lái)全球主要汽車(chē)座椅供應(yīng)商的規(guī)劃布局、主機(jī)廠上市車(chē)型以及概念車(chē)的座椅配置，汽車(chē)座椅行業(yè)主要呈現(xiàn)以下趨勢(shì)。

1.2.1 座椅更注重舒適化與智能化

2022年1月至8月，國(guó)內(nèi)新車(chē)的座椅需求量為6309萬(wàn)個(gè)，其中織物座椅占21.7%，真皮座椅占18.8%，仿皮座椅占47.8%，其他類(lèi)座椅占11.7%。就座椅功能來(lái)看，座椅加熱的裝配率為7.9%，10萬(wàn)元～25萬(wàn)元車(chē)型占比達(dá)到52.2%；座椅通風(fēng)的裝配率為2.7%，10萬(wàn)元～25萬(wàn)元車(chē)型占比為55.3%，其中10萬(wàn)元～20萬(wàn)元車(chē)型的占比逐步上升；座椅按摩的裝配率為1.1%，20萬(wàn)元～35萬(wàn)元車(chē)型占比為49.0%，上升趨勢(shì)明顯。推動(dòng)這一趨勢(shì)的車(chē)型主要包括大眾的ID系列、問(wèn)界、坦克300以及理想ONE等。

1.2.2 可回收再生材料助力實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)

為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，供應(yīng)商在座椅設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中更注重采用綠色和可再生環(huán)保材料，這意味著座椅的材料選擇將更注重可持續(xù)性和環(huán)保性，以減少對(duì)環(huán)境的影響。例如，填充物可以采用可再生的天然材料，如竹纖維、棉花等，而不是采用化學(xué)合成材料。此外，座椅的外殼也可采用可回收再生的塑料或金屬等材料，以減少環(huán)境污染。采取這些措施有助于實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，并促進(jìn)汽車(chē)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1.2.3 智能科技重新定義汽車(chē)座椅的舒適性

智能調(diào)節(jié)座椅可以通過(guò)手機(jī)、語(yǔ)音或意圖感知等方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，2022年延鋒推出的SU椅，其氣動(dòng)靠背可以自動(dòng)調(diào)節(jié)以適應(yīng)乘客的體型和坐姿變化，同時(shí)四向壓感頭枕能智能識(shí)別乘客頭部位置從而調(diào)節(jié)頭枕高度。這些智能功能為乘客提供了更加舒適、個(gè)性化的乘車(chē)體驗(yàn)。

1.2.4 在自動(dòng)駕駛環(huán)境下，汽車(chē)座艙不局限于乘坐

汽車(chē)內(nèi)部可以通過(guò)靈活調(diào)整座椅，切換不同場(chǎng)景，以滿(mǎn)足人們的需求。例如，韓國(guó)大世株式會(huì)社推出的全新智能座艙IRS3.0，座椅搭載超長(zhǎng)滑道，可360°全方位旋轉(zhuǎn)，能夠打造社交模式、會(huì)議模式、舒適模式等六個(gè)場(chǎng)景模式。

1.3 汽車(chē)座椅造型設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀

在中國(guó)知網(wǎng)CNKI論文數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索得到“汽車(chē)座椅造型設(shè)計(jì)”相關(guān)記錄22條，經(jīng)篩選，有效文獻(xiàn)共10篇，得出表1。

2 研究?jī)?nèi)容

2.1 電動(dòng)汽車(chē)座椅造型設(shè)計(jì)

運(yùn)用層次分析法（AHP）羅列影響電動(dòng)汽車(chē)座椅造型的主要因素，并對(duì)其進(jìn)行分析，并總結(jié)生成對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)方向和提示詞。

根據(jù)得到的設(shè)計(jì)方向，運(yùn)用AIGC技術(shù)對(duì)座椅造型進(jìn)行生成設(shè)計(jì)，將得到的設(shè)計(jì)方案交由業(yè)內(nèi)人士、普通用戶(hù)等進(jìn)行評(píng)估和篩選，從而得到最優(yōu)造型設(shè)計(jì)方案。

2.2 電動(dòng)汽車(chē)座椅布局方式設(shè)計(jì)

以前期調(diào)研及分析的用戶(hù)畫(huà)像為核心構(gòu)建用車(chē)場(chǎng)景，關(guān)注駕乘人員與汽車(chē)座椅、車(chē)內(nèi)空間發(fā)生的交互行為。

根據(jù)現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)常用的底盤(pán)架構(gòu)尺寸取平均值，使用JACK軟件評(píng)估典型用車(chē)場(chǎng)景中出現(xiàn)的不同座椅布局，并篩選出最優(yōu)的座椅布局方案。

2.3 電動(dòng)汽車(chē)座椅操作方式設(shè)計(jì)

從多模態(tài)感知理論出發(fā)，分析電動(dòng)汽車(chē)在駕駛過(guò)程中與座椅相關(guān)的操作，總結(jié)駕乘人員座椅使用問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決方案。評(píng)估目標(biāo)使用區(qū)域的操作方式，并結(jié)合電動(dòng)汽車(chē)座椅的造型實(shí)現(xiàn)形式上的統(tǒng)一，從而得到一套自上而下都相對(duì)協(xié)調(diào)的電動(dòng)汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)方案，并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行用戶(hù)評(píng)價(jià)。

3 研究方法

3.1 層次分析法

層次分析法（簡(jiǎn)稱(chēng)AHP）是一種系統(tǒng)化、簡(jiǎn)單易行、靈活高效的決策方式。層層分解復(fù)雜問(wèn)題，有助于人們更好地作出判斷與決策，可用于人員素質(zhì)評(píng)估、多方案對(duì)比、科技成果評(píng)估和工作績(jī)效評(píng)估等。

3.2 AIGC

AIGC是Artificial Intelligence Generated Content的縮寫(xiě)，即“人工智能生成內(nèi)容”。與傳統(tǒng)的PGC（專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)內(nèi)容）、UGC（用戶(hù)生產(chǎn)內(nèi)容）相比，AIGC的創(chuàng)作主體是人工智能，而不是人類(lèi)。AIGC是指利用生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）、大型預(yù)訓(xùn)練模型等人工智能技術(shù)，通過(guò)學(xué)習(xí)和模式識(shí)別已有數(shù)據(jù)，產(chǎn)生相關(guān)內(nèi)容，被視為繼PGC、UGC后的新型內(nèi)容創(chuàng)作方式。

3.3 多模態(tài)感知理論

拉扎勒斯的情感認(rèn)知評(píng)價(jià)理論認(rèn)為情感是人與環(huán)境相互作用的產(chǎn)物。人不僅接受環(huán)境中刺激事件對(duì)自己的影響，同時(shí)要調(diào)節(jié)對(duì)刺激的反應(yīng)。心理學(xué)研究視角的核心是通過(guò)多模態(tài)感官系統(tǒng)研究人與外部世界的心理互動(dòng)過(guò)程，而認(rèn)知科學(xué)研究視角的核心是通過(guò)多模態(tài)感官系統(tǒng)研究概念的認(rèn)知形成與表征、記憶和學(xué)習(xí)之間的關(guān)系。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)座椅造型設(shè)計(jì)，使用層次分析法構(gòu)建評(píng)價(jià)系統(tǒng)，評(píng)估影響電動(dòng)汽車(chē)座椅造型設(shè)計(jì)的主要因素，并整理成設(shè)計(jì)方向及對(duì)應(yīng)提示詞。然后，通過(guò)AIGC技術(shù)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)座椅造型進(jìn)行生成式設(shè)計(jì)。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)座椅布局設(shè)計(jì)，分析不同用車(chē)場(chǎng)景下的座椅布局方式，并使用JACK軟件進(jìn)行場(chǎng)景再現(xiàn)，以獲取最佳的電動(dòng)汽車(chē)座椅布局方案。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)座椅操作方式，則基于多模態(tài)感知理論，綜合駕乘人員使用汽車(chē)座椅時(shí)的問(wèn)題，提出對(duì)應(yīng)的解決方案，歸納總結(jié)相對(duì)協(xié)調(diào)的電動(dòng)汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)方案。將分析結(jié)果應(yīng)用于已完成的布局和造型設(shè)計(jì)中，并通過(guò)眼動(dòng)儀等實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行測(cè)量分析，以提升設(shè)計(jì)原型的準(zhǔn)確性。

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